KR19990072520A - Semiconductor device for simultaneously achieving high reliability to laser light radiation and small occupation region and method of manufacturing it - Google Patents
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Abstract
반도체 장치는 제 1 반도체층, 제 1 웰 (Well), 제 2 반도체층, 제 2 웰, 절연층, 퓨즈층, 및 절연층을 포함한다. 제 1 웰은 제 1 반도체층의 표면내에 형성된다. 제 2 반도체층은 제 1 반도체층상에 형성된다. 제 2 웰은 제 1 웰보다 횡방향으로 더 넓도록 제 2 반도체층에 형성된다. 절연층은 제 2 반도체층상에 형성된다. 퓨즈층이 절연층상에 형성된다. 절연층이 퓨즈층의 일부가 노출되도록 퓨즈층상에 형성된다.The semiconductor device includes a first semiconductor layer, a first well, a second semiconductor layer, a second well, an insulating layer, a fuse layer, and an insulating layer. The first well is formed in the surface of the first semiconductor layer. The second semiconductor layer is formed on the first semiconductor layer. The second well is formed in the second semiconductor layer to be wider in the lateral direction than the first well. The insulating layer is formed on the second semiconductor layer. A fuse layer is formed on the insulating layer. An insulating layer is formed on the fuse layer so that a portion of the fuse layer is exposed.
Description
본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로, 특히, 레이저광 조사에 대한 고신뢰성 및 작은 점유영역을 동시에 실현한 반도체 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, which simultaneously realize a high reliability and a small occupation area for laser light irradiation.
이런 종류의 반도체 장치는, 예를 들어, 회로에 전원을 공급하기 위한 전원배선에 사용된다. 반도체 장치는, 필요에 따라 회로에 대한 전원 공급을 차단할 경우에 사용된다. 반도체 장치의 상기 기능은 전원 배선에 접속된, 퓨즈를 구성하는 배선층을 레이저광으로 절단함으로써 수행된다. 이하에서 종래의 반도체 장치에 대해 기재한다.This kind of semiconductor device is used, for example, in power supply wiring for supplying power to a circuit. The semiconductor device is used when the power supply to the circuit is cut off as necessary. The above function of the semiconductor device is performed by cutting the wiring layer constituting the fuse, which is connected to the power supply wiring, with a laser beam. Hereinafter, a conventional semiconductor device will be described.
도 1 은 일본 특개평5-41481 (이하, 종래기술 1 이라 칭함) 에서 개시된 반도체 장치를 도시한다. 상기 반도체 장치는 조사되는 레이저광의 강도를 쉽게 조절하도록 되어 있다. P-형 반도체기판 (41) 상에 필드산화막 (42) 이 형성된다. 또한, 제 1 층간절연막 (43) 및 제 2 층간절연막 (44) 이 필드산화막 (42) 상에 형성된다.Fig. 1 shows a semiconductor device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-41481 (hereinafter referred to as Prior Art 1). The semiconductor device is adapted to easily adjust the intensity of the laser light to be irradiated. The field oxide film 42 is formed on the P-type semiconductor substrate 41. In addition, a first interlayer insulating film 43 and a second interlayer insulating film 44 are formed on the field oxide film 42.
제 1 층간절연막 (43) 상에는 퓨즈소자로서의 폴리실리콘막 (45) 이 형성된다. 폴리실리콘막 (45) 은 콘택트들 (48-1, 48-2) 을 통해 알루미늄으로 이루어진 배선들 (46-1, 46-2) 에 접속된다. 전체 소자가 커버막 (Cover Film) (47) 으로 덮여 있다. 커버막 (47) 및 제 2 층간절연막 (44)에는 개구부 (49) 가 형성된다. 폴리실리콘막 (45) 을 절단하기 위해 개구부 (49) 에 레이저광이 조사된다.On the first interlayer insulating film 43, a polysilicon film 45 as a fuse element is formed. The polysilicon film 45 is connected to the wirings 46-1 and 46-2 made of aluminum through the contacts 48-1 and 48-2. The entire device is covered with a cover film 47. Openings 49 are formed in the cover film 47 and the second interlayer insulating film 44. In order to cut | disconnect the polysilicon film 45, the laser beam is irradiated to the opening part 49. As shown in FIG.
이 때, 레이저광의 강도는 미세하게 조절되어야 한다. 그 이유는 이하와 같다. 조사된 레이저광이 폴리실리콘막 (45) 뿐만 아니라 제 1 층간절연막 (43) 및 필드산화막 (42) 을 관통하면, 더 나아가 P-형 반도체기판 (41) 까지 도달하면, 폴리실리콘막 (45) 과 P-형 반도체기판 (41) 이 서로 접촉할 가능성이 있다.At this time, the intensity of the laser light should be finely adjusted. The reason is as follows. When the irradiated laser light passes not only through the polysilicon film 45 but also through the first interlayer insulating film 43 and the field oxide film 42, and further reaches the P-type semiconductor substrate 41, the polysilicon film 45 There is a possibility that the P-type semiconductor substrate 41 is in contact with each other.
이들이 서로 접촉해 있을 때, 배선 (46-1 또는 46-2) 에 바이어스 전압 (Bias Voltage) (Vcc) 이 공급되고 반도체 기판 (41) 이 접지전위 (GND) 에 바이어스되어 있다면, 누설 전류가 발생된다.When they are in contact with each other, a leakage current occurs if a bias voltage Vcc is supplied to the wiring 46-1 or 46-2 and the semiconductor substrate 41 is biased at the ground potential GND. do.
따라서, 상기 반도체 장치에서는, 반도체 기판 (41) 의 도전형과 반대의 도전형을 가진 N-형 확산층 (40) 을 개구부 (49) 아래쪽의 반도체기판 (41) 내에 형성한다. 이러한 구성에 의하면, 레이저광이 N-형 확산층 (40) 을 관통하지 않는 한, 레이저광이 다소 강하다 해도, 배선 (46-1 및 46-2) 과 반도체기판 (41) 간의 절연이 유지된다. 즉, 폴리실리콘막 (45) 이 N-형 확산층 (40) 과 접촉하고 있다 해도, N-형 확산층 (40) 과 반도체 기판 (41) 사이의 부분은 PN 역접합 상태에 있게 된다. 따라서, 누설전류는 흐르지 않는다.Therefore, in the semiconductor device, an N-type diffusion layer 40 having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate 41 is formed in the semiconductor substrate 41 below the opening 49. According to this structure, the insulation between the wirings 46-1 and 46-2 and the semiconductor substrate 41 is maintained even if the laser light is rather strong as long as the laser light does not penetrate the N-type diffusion layer 40. That is, even if the polysilicon film 45 is in contact with the N-type diffusion layer 40, the portion between the N-type diffusion layer 40 and the semiconductor substrate 41 is in the PN reverse junction state. Therefore, no leakage current flows.
유사한 반도체 장치가 일본 특개평7-211779 (이하 종래 기술 2 라 칭함) 에 개시되어 있다. 상기 장치에서는, 도 2a 및 2b 에 도시된 바와 같이, P-형 반도체기판 (51) 에 형성된 N-형 웰 (56) 위쪽에 퓨즈 (55-1, 55-2) 가 형성된다. 또한, P-형 웰 (50-1 및 50-2) 은, 퓨즈 (55-1, 55-2) 절단시에 퓨즈 (55-1, 55-2) 가 N-형 웰 (56) 과 접촉하는 것을 방지하기 위해 형성된다.A similar semiconductor device is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-211779 (hereinafter referred to as Prior Art 2). In the above apparatus, as shown in Figs. 2A and 2B, fuses 55-1 and 55-2 are formed above the N-type well 56 formed in the P-type semiconductor substrate 51. Figs. In addition, in the P-type wells 50-1 and 50-2, the fuses 55-1 and 55-2 contact the N-type well 56 at the time of cutting the fuses 55-1 and 55-2. It is formed to prevent it.
한편, 참조번호 52 는 필드산화막, 53 은 층간절연막, 54 은 커버막을 나타낸다. N-형 웰 (56) 내에 축적되는 전하가 P-형 반도체 기판 (51) 의 전위를 변하게 할 수도 있기 때문에, 상기 반도체 장치에서, N-형 웰 (56) 등은 플로팅 상태 (Floating State) 에 있는 것이 바람직하지 않다. 따라서, N-형 웰 (56) 은, 콘택트 (57) 을 통해 바이어스 전위 (Vcc) 로 바이어스된다.On the other hand, reference numeral 52 denotes a field oxide film, 53 an interlayer insulating film, and 54 a cover film. In the semiconductor device, the N-type well 56 or the like is in a floating state because the charge accumulated in the N-type well 56 may change the potential of the P-type semiconductor substrate 51. It is not desirable to be. Thus, the N-type well 56 is biased through the contact 57 to the bias potential Vcc.
이들 종래기술 1 및 2 에서는, 레이저광 조사에 대한 신뢰도 향상 및 반도체 장치의 소형화를 동시에 실현하기 어렵다. 여기서, 레이저광 조사에 대한 신뢰성을 향상시킨다는 것은 퓨즈가 반도체 기판 (또는 웰) 과 접촉될 때, 누설전류가 흐를 가능성을 저하시키는 것이다.In these prior arts 1 and 2, it is difficult to simultaneously realize an improvement in reliability for laser light irradiation and miniaturization of a semiconductor device. Here, improving the reliability for laser light irradiation lowers the possibility of leakage current flowing when the fuse is in contact with the semiconductor substrate (or well).
종래기술 1 에서, 고신뢰도를 달성하기 위해서는 N-형 확산층 (40) 이 깊게 형성되어야 한다. 그러나, 확산층을 깊게 형성하기 위해 열확산을 오랫동안 수행하면, 확산층은 횡방향으로도 확대된다.In the prior art 1, the N-type diffusion layer 40 must be deeply formed in order to achieve high reliability. However, if thermal diffusion is performed for a long time to deeply form the diffusion layer, the diffusion layer also expands in the transverse direction.
확산층은 일반적으로 종래기술 2 의 설명에 기재된 바와 같이 일정한 전위로 바이어스된다. 일반적으로, 확산층은 P-형 반도체 기판에 형성된 N-형 확산층의 경우에는 바이어스 전위 (Vcc) 로 바이어스되며, N-형 반도체 기판에 형성된 P-형 확산층의 경우에는 접지전위 (GND) 로 바이어스된다.The diffusion layer is generally biased to a constant potential as described in the description of prior art 2. In general, the diffusion layer is biased at a bias potential (Vcc) in the case of an N-type diffusion layer formed on a P-type semiconductor substrate, and at the ground potential (GND) in the case of a P-type diffusion layer formed on an N-type semiconductor substrate. .
따라서, 확산층을 형성하기 위해 불순물을 주입하는 범위가, 확산층에 바이어스 전압을 공급하는 배선의 콘택트의 위치와 중첩되도록 결정되어야 한다. 콘택트의 위치는, 레이저광이 조사될 때의 파편의 산란 등을 고려하여 개구부 (49) 로부터 떨어진 위치로 설정된다.Therefore, the range in which impurities are implanted to form the diffusion layer should be determined so as to overlap the position of the contact of the wiring for supplying the bias voltage to the diffusion layer. The position of the contact is set to a position away from the opening 49 in consideration of scattering of debris and the like when the laser light is irradiated.
만약, 확산층이 깊게 형성되면, 확산층은 개구부 (49) 로부터 떨어진 위치에 형성된 콘택트 위치에서부터 주위로 넓혀진다. 이것은 반도체 장치에 의해 점유되는 면적을 더 크게 만든다.If the diffusion layer is formed deep, the diffusion layer is widened from the contact position formed at a position away from the opening 49. This makes the area occupied by the semiconductor device larger.
종래기술 2 에서, P-형 웰 (50-1, 50-2) 은 원래 N-형 웰 (56) 내에 형성된다. 따라서, P-형 웰 (50-1, 50-2) 은 아주 깊게 형성될 수는 없다. P-형 웰 (50-1, 50-2) 을 깊게 형성하기 위해, N-형 웰 (56) 은 더욱 깊게 만들어져야 한다. N-형 웰 (56) 이 깊게 형성되면, 종래기술 1 의 문제점과 유사한 문제점이 발생한다. 또한, P-형 웰 (50-1, 50-2) 이 바이어스되어도, 종래기술 1 의 문제점과 유사한 문제점이 역시 발생한다. 더구나, 레이저광이 N-형 웰 (56) 을 관통하면 퓨즈 (55) 및 P-형 반도체 기판 (51) 이 서로 접촉하게 되어 누설전류가 흐른다.In the prior art 2, the P-type wells 50-1 and 50-2 are originally formed in the N-type well 56. Thus, the P-type wells 50-1 and 50-2 cannot be formed very deeply. In order to form the P-type wells 50-1 and 50-2 deeply, the N-type wells 56 must be made deeper. If the N-type well 56 is deeply formed, a problem similar to that of the prior art 1 arises. In addition, even if the P-type wells 50-1 and 50-2 are biased, a problem similar to that of the prior art 1 also occurs. In addition, when the laser beam penetrates the N-type well 56, the fuse 55 and the P-type semiconductor substrate 51 come into contact with each other, and a leakage current flows.
이하에 기재된 반도체 장치는 일본 특개평8-204129에 개시되어 있다. 상기 반도체 장치는 실리콘 기판의 도전형과 반대의 도전형을 가진 웰, 웰상에 형성된 절연층 및 절연층상에 형성된 레이저 절단용 배선층을 구비한다.The semiconductor device described below is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-204129. The semiconductor device includes a well having a conductivity type opposite to that of a silicon substrate, an insulation layer formed on the well, and a laser cutting wiring layer formed on the insulation layer.
그러나, 본 발명에서 상기 문제를 해결하는 접근 방식은 특개평8-204129에 개시된 반도체 장치에는 개시되어 있지 않다.However, the approach to solve the above problem in the present invention is not disclosed in the semiconductor device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. Hei 8-204129.
또한, 이하에 기재된 반도체 장치가 일본 특개평3-83361에 개시되어 있다. 상기 반도체 장치는 제 1 도전형을 가진 반도체 기판, 제 1 도전형과 반대인 제 2 도전형을 가진 반도체 기판에 형성된 확산층, 확산층 및 반도체 기판 위쪽에 형성된 절연막, 및 확산층상의 절연막상에 형성된 컷오프 (Cutoff) 퓨즈를 구비한다.In addition, the semiconductor device described below is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-83361. The semiconductor device includes a semiconductor substrate having a first conductivity type, a diffusion layer formed on a semiconductor substrate having a second conductivity type opposite to the first conductivity type, an insulation layer formed on the diffusion layer and the semiconductor substrate, and a cutoff formed on the insulation layer on the diffusion layer ( Cutoff) A fuse is provided.
그러나, 본 발명에서 상기 문제를 해결하기 위한 접근 방식은 특개평3-83361에 개시된 반도체 장치에는 개시되어 있지 않다.However, the approach for solving the above problem in the present invention is not disclosed in the semiconductor device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-83361.
본 발명은 상기한 바와 같은 관련 기술에서의 상기한 문제점들을 해결하기 위해 이루어졌다.The present invention has been made to solve the above problems in the related art as described above.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 이루어진다. 따라서, 본 발명의 한 가지 목적은 레이저광 조사에 대한 고신뢰도 및 작은 점유영역을 동시에 실현한 반도체 장치 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention is made to solve the above problems. Accordingly, one object of the present invention is to provide a semiconductor device and a method of manufacturing the same, which simultaneously realize a high reliability and a small occupation area for laser light irradiation.
도 1 은 종래기술 1 을 도시하는 단면도.1 is a cross-sectional view showing a prior art 1;
도 2a 는 종래기술 2 를 도시하는 평면도.2A is a plan view of a prior art 2. FIG.
도 2b 는 종래기술 2 를 도시하는 단면도.2B is a sectional view of the prior art 2. FIG.
도 3a 는 도 4 의 A-A 선을 따라 자른 본 발명의 제 1 실시예를 도시하는 단면도.3A is a cross-sectional view showing a first embodiment of the present invention taken along the line A-A of FIG.
도 3b 는 도 4 의 B-B 선을 따라 자른 본 발명의 제 1 실시예를 도시하는 단면도.3B is a sectional view showing a first embodiment of the present invention taken along the line B-B in FIG.
도 4 는 본 발명의 제 1 실시예를 도시하는 평면도.4 is a plan view showing a first embodiment of the present invention;
도 5a 는 본 발명의 제 1 실시예를 제조하는 공정을 도시하는 단면도.Fig. 5A is a sectional view showing a process for producing the first embodiment of the present invention.
도 5b 는 본 발명의 제 1 실시예를 제조하는 공정을 도시하는 단면도.5B is a sectional view showing a process for producing the first embodiment of the present invention.
도 5c 는 본 발명의 제 1 실시예를 제조하는 공정을 도시하는 단면도.5C is a sectional view of a process of manufacturing the first embodiment of the present invention.
도 5d 는 본 발명의 제 1 실시예를 제조하는 공정을 도시하는 단면도.5D is a sectional view showing a process for producing the first embodiment of the present invention.
도 5e 는 본 발명의 제 1 실시예를 제조하는 공정을 도시하는 단면도.5E is a sectional view of a process of manufacturing the first embodiment of the present invention.
도 6a 는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 평면도.6A is a plan view showing another embodiment of the present invention.
도 6b 는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시하는 평면도.6B is a plan view showing yet another embodiment of the present invention.
도 6c 는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시하는 평면도.6C is a plan view showing another embodiment of the present invention.
도 7a 는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시하는 평면도.7A is a plan view showing another embodiment of the present invention.
도 7b 는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시하는 평면도.7B is a plan view showing another embodiment of the present invention.
* 주요부호에 대한 설명 ** Explanation of major symbols *
1 : P-형 반도체 기판1: P-type semiconductor substrate
2 : P-형 반도체영역2: P-type semiconductor region
3 : N-형 웰 전체영역3: entire area of N-type well
3-1 : 깊은 N-형 웰3-1: Deep N-type Well
3-2 : 얕은 N-형 웰3-2: Shallow N-Type Well
4 : P-형 웰4: P-type well
5 : 필드산화막5: field oxide film
6 : 제 1 층간절연막6: first interlayer insulating film
7 : 제 2 층간절연막7: second interlayer insulating film
8 : 폴리실리콘막 (퓨즈소자)8: polysilicon film (fuse element)
9-1, 9-2 : 콘택트 영역9-1, 9-2: contact area
9-3, 9-4 : 링배선 콘택트 영역9-3, 9-4: Ring wiring contact area
10-1, 10-2 : 배선층10-1, 10-2: wiring layer
11 : 링배선11: ring wiring
12 : 커버막12: cover film
13 : 개구부13: opening
14 : N-형 고농도 불순물층14: N-type high concentration impurity layer
본 발명의 한 실시 형태를 실현하기 위해, 반도체 장치는 제 1 반도체층, 제 1 반도체층의 표면내에 형성된 제 1 웰, 제 1 반도체층상에 형성된 제 2 반도체층, 횡방향으로 제 1 웰보다 넓게 제 2 반도체층에 형성된 제 2 웰, 제 2 반도체층상에 형성된 절연층, 절연층상에 형성된 퓨즈층 및 퓨즈층의 일부가 노출되도록 퓨즈층상에 형성된 절연층을 포함한다.In order to realize one embodiment of the present invention, a semiconductor device includes a first semiconductor layer, a first well formed in the surface of the first semiconductor layer, a second semiconductor layer formed on the first semiconductor layer, and wider than the first well in the lateral direction. And a second well formed on the second semiconductor layer, an insulating layer formed on the second semiconductor layer, a fuse layer formed on the insulating layer, and an insulating layer formed on the fuse layer to expose a portion of the fuse layer.
이 경우, 제 1 웰의 깊이는 제 2 웰보다 깊다.In this case, the depth of the first well is deeper than the second well.
또한, 퓨즈층은 폴리실리콘막이다.The fuse layer is a polysilicon film.
또한, 반도체 장치는 퓨즈층의 노출부분의 바깥쪽에 형성된 전극들을 더 포함한다.In addition, the semiconductor device further includes electrodes formed outside the exposed portion of the fuse layer.
이 경우, 전극들은 제 2 웰에 접속된다.In this case, the electrodes are connected to the second well.
또한, 제 1 웰 및 제 2 웰을 바이어스시킬 수 있도록 하기 위해, 절연층을 사이에 두고 전극들이 서로 접속된다.Also, in order to be able to bias the first well and the second well, the electrodes are connected to each other with an insulating layer interposed therebetween.
이 경우, 제 1 웰 및 제 2 웰은 서로 접촉해 있을 수도 있다.In this case, the first well and the second well may be in contact with each other.
또한, 제 1 반도체층 및 제 2 반도체층은 하나의 반도체층으로 형성될 수도 있다.In addition, the first semiconductor layer and the second semiconductor layer may be formed of one semiconductor layer.
제 1 및 제 2 웰은 제 1 반도체층 및 제 2 반도체층의 도전형과 반대의 도전형을 가진다.The first and second wells have a conductivity type opposite to that of the first and second semiconductor layers.
제 1 웰은 제 1 반도체층내에 제 1 표면부를 가지도록 형성되며, 퓨즈층의 노출부는 제 1 표면부 위쪽에 형성된다.The first well is formed to have a first surface portion in the first semiconductor layer, and an exposed portion of the fuse layer is formed above the first surface portion.
본 발명의 다른 형태를 실현하기 위해, 제 1 웰은 제 1 반도체층내에 제 1 표면부를 가지도록 형성되고 제 2 웰은 제 2 반도체층내에 제 2 표면부를 가지도록 형성되며, 적어도 제 1 표면부의 일부가 제 2 표면부의 일부와 중첩되도록 형성된다.In order to realize another aspect of the present invention, the first well is formed to have a first surface portion in the first semiconductor layer and the second well is formed to have a second surface portion in the second semiconductor layer, and at least the first surface portion A portion is formed to overlap with a portion of the second surface portion.
본 발명의 또 다른 형태를 실현하기 위해, 제 1 웰은 제 1 반도체층내에 제 1 표면부를 가지도록 형성되고, 제 2 웰은 제 2 반도체층내에 제 2 표면부를 가지도록 형성되며, 제 1 표면부 전체가 제 2 표면부의 일부와 중첩되도록 형성된다.In order to realize another aspect of the present invention, the first well is formed to have a first surface portion in the first semiconductor layer, and the second well is formed to have a second surface portion in the second semiconductor layer, and the first surface The entire portion is formed to overlap with a portion of the second surface portion.
본 발명의 또 다른 형태를 실현하기 위해, 제 1 웰은 제 1 반도체층내에 제 1 표면부를 가지도록 형성되고, 제 2 웰은 제 2 반도체층내에 제 2 표면부를 가지도록 형성되며, 제 1 표면부 전체가 제 2 표면부의 전체와 거의 중첩되도록 형성된다.In order to realize another aspect of the present invention, the first well is formed to have a first surface portion in the first semiconductor layer, and the second well is formed to have a second surface portion in the second semiconductor layer, and the first surface The whole part is formed to almost overlap with the whole of the second surface part.
본 발명의 또 다른 형태를 실현하기 위해, 제 2 웰을 제 2 반도체층내에 제 2 표면부를 가지도록 형성하며, 제 2 표면부가 퓨즈층의 노출부분보다 바깥쪽으로넓도록 형성된다.In order to realize another embodiment of the present invention, the second well is formed to have a second surface portion in the second semiconductor layer, and the second surface portion is formed to be wider outward than the exposed portion of the fuse layer.
본 발명의 또 다른 형태를 실현하기 위해, 제 2 웰은 제 2 반도체층내에 제 2 표면부를 가지도록 형성되며, 반도체 장치는 제 2 표면부의 횡방향으로 안쪽에 형성된 전극을 더 포함한다.In order to realize another aspect of the present invention, the second well is formed to have a second surface portion in the second semiconductor layer, and the semiconductor device further includes an electrode formed inward in the transverse direction of the second surface portion.
이 경우, 전극은 제 1 웰 및 제 2 웰이 바이어스 될 수 있도록 절연층을 사이에 두고 서로 접속된다.In this case, the electrodes are connected to each other with an insulating layer interposed so that the first well and the second well can be biased.
또한, 제 2 웰은 제 2 반도체층내에 제 2 표면부를 가지도록 형성되며, 반도체 장치는 퓨즈층의 노출부의 횡방향으로 바깥쪽 및 제 2 표면부의 횡방향으로 안쪽에 형성된 바이어스 전압 공급 배선을 구비하는데, 바이어스 공급 배선은 제 1 웰 및 제 2 웰에 바이어스 전압을 공급한다.Further, the second well is formed to have a second surface portion in the second semiconductor layer, and the semiconductor device has a bias voltage supply wiring formed in the transverse direction of the exposed portion of the fuse layer and inward in the transverse direction of the second surface portion. The bias supply wiring supplies a bias voltage to the first well and the second well.
본 발명의 또 다른 형태를 실현하기 위해, 반도체 장치는 퓨즈층, 퓨즈층밑에 형성된 절연층, 절연층 밑에 형성된 반도체층, 전류가 반도체층으로 흐르지 않토록 절연층과 반도체층 사이에 형성된 보호부, 바이어스 전압을 공급하기 위한 바이어스부, 및 전류가 반도체층으로 흘러들어가는 것을 방지하면서 바이어스부와 보호부를 접속하기 위한 접속부를 포함한다.In order to realize another aspect of the present invention, a semiconductor device includes a fuse layer, an insulating layer formed under the fuse layer, a semiconductor layer formed under the insulating layer, a protection portion formed between the insulating layer and the semiconductor layer so that current does not flow into the semiconductor layer, And a bias portion for supplying a bias voltage, and a connection portion for connecting the bias portion and the protection portion while preventing current from flowing into the semiconductor layer.
이 경우, 보호부 및 접속부는, 퓨즈층으로 방사된 레이저광이 절연층을 관통할 때 누설전류가 퓨즈층으로부터 반도체층으로 흐르는 것을 방지한다.In this case, the protection part and the connection part prevent the leakage current from flowing from the fuse layer to the semiconductor layer when the laser light radiated to the fuse layer passes through the insulating layer.
또한, 접속부는 보호부의 표면부가 접속부의 표면부보다 작도록 형성된다.Further, the connecting portion is formed such that the surface portion of the protective portion is smaller than the surface portion of the connecting portion.
본 발명의 또 다른 형태를 실현하기 위해, 반도체 장치를 제조하는 방법은, 제 1 도전형과 반대인 제 2 도전형을 가진 반도체 기판에 제 1 도전형을 가진 불순물을 선택적으로 주입하는 단계, 제 1 도전형을 가진 제 1 웰을 형성하기 위해 주입된 불순물을 열확산시키는 단계, 제 1 웰보다 얕은 제 2 웰을 형성하기 위해 적어도 그 일부가 제 1 웰과 중첩되는 중첩영역에 제 1 도전형을 가진 불순물을 선택적으로 주입하는 단계, 및 제 1 웰과 제 2 웰 위쪽에 퓨즈소자를 형성하는 단계를 포함한다.In order to realize another aspect of the present invention, a method of manufacturing a semiconductor device includes the steps of selectively implanting impurities having a first conductivity type into a semiconductor substrate having a second conductivity type opposite to the first conductivity type, Thermally diffusing the implanted impurities to form a first well having a first conductivity type, and applying the first conductivity type to an overlapping region where at least a portion thereof overlaps with the first well to form a second well shallower than the first well Selectively implanting impurity impurities, and forming a fuse device over the first well and the second well.
이 때, 제 1 도전형을 가진 불순물을 중첩영역에 선택적으로 주입하는 상기 단계는 형성된 제 1 웰보다 넓은, 중첩영역으로서의 영역에 제 1 도전형을 가진 불순물을 주입하는 것을 포함한다.At this time, the step of selectively implanting the impurity having the first conductivity type into the overlap region includes implanting the impurity having the first conductivity type into the region as the overlap region wider than the formed first well.
또한, 반도체 장치의 제조방법은, 반도체 기판에 제 2 도전형을 가진 불순물을 주입하는 단계를 더 포함하는데, 이 단계는 주입된 불순물을 열확산시키는 단계 후 및 중첩부분에 제 1 도전형을 가진 불순물을 선택적으로 주입하는 단계 전에 이루어진다.In addition, the method of manufacturing a semiconductor device further includes the step of injecting an impurity having a second conductivity type into the semiconductor substrate, which is after the step of thermally diffusing the implanted impurity and at the overlapping portion. Before the step of selectively injecting.
더욱이, 반도체 장치의 제조방법은 형성된 퓨즈소자의 노출부분을 제 1 웰 위쪽에 형성하는 단계를 더 포함한다.Furthermore, the method of manufacturing a semiconductor device further includes forming an exposed portion of the formed fuse element above the first well.
또한, 반도체 장치의 제조방법은, 제 1 웰 및 제 2 웰에 바이어스 전압을 공급하기 위해, 횡방향으로 제 1 웰의 바깥쪽 및 제 2 웰의 안쪽에 바이어스 전압 공급 배선을 형성하는 단계를 더 포함한다.In addition, the method of manufacturing a semiconductor device further includes the step of forming a bias voltage supply line in the transverse direction outward of the first well and in the second well in order to supply the bias voltage to the first well and the second well. Include.
도면을 참조하여, 본 발명의 다양한 실시예를 상세히 기재한다.Referring to the drawings, various embodiments of the present invention will be described in detail.
본 발명의 제 1 실시예가 이하에 기재된다. 본 발명에서는, 퓨즈 아래쪽의 N-형 웰이 복수의 N-형 웰 (3-1, 3-2) 로 구성된다. 도 4 는 본 실시예를 도시하는 평면도이다. 도 3a 는 도 4 의 A-A 를 따라 자른 단면도이다. 도 3b 는 도 4 의 B-B 를 따라 자른 단면도이다. 이하에서, 본 실시예의 반도체 장치의 구조를 상기 도면을 참조하여 기재한다.A first embodiment of the present invention is described below. In the present invention, the N-type well under the fuse is composed of a plurality of N-type wells 3-1 and 3-2. 4 is a plan view showing the present embodiment. 3A is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 4. 3B is a cross-sectional view taken along line B-B of FIG. 4. Hereinafter, the structure of the semiconductor device of this embodiment will be described with reference to the drawings.
P-형 반도체영역 (2) 이 P-형 반도체기판 (1) 및 P-형 웰 (4) 로 형성된다. 필드산화막 (5) , 제 1 층간절연막 (6), 폴리실리콘막 (8), 제 2 층간절연막 (7), 및 커버막 (12) 이 그 순서대로 P-형 반도체 영역 (2) 상에 형성된다. 폴리실리콘막 (8) 은 퓨즈소자로서의 배선층이다. 폴리실리콘막 (8) 은, 콘택트영역 (9-1, 9-2) 을 통해 제 2 층간절연막 (7) 상에 형성된 배선 영역 (10-1, 10-2) 에 접속된다. 커버막 (12) 에는 개구부 (13) 가 형성된다. 레이저광은 개구부 (13) 에 조사된다.The P-type semiconductor region 2 is formed of the P-type semiconductor substrate 1 and the P-type well 4. The field oxide film 5, the first interlayer insulating film 6, the polysilicon film 8, the second interlayer insulating film 7, and the cover film 12 are formed on the P-type semiconductor region 2 in that order. do. The polysilicon film 8 is a wiring layer as a fuse element. The polysilicon film 8 is connected to the wiring regions 10-1 and 10-2 formed on the second interlayer insulating film 7 via the contact regions 9-1 and 9-2. The opening 13 is formed in the cover film 12. The laser light is irradiated to the opening 13.
레이저광이 폴리실리콘막 (8) 에 조사될 때 레이저광이 P-형 반도체영역 (2) 까지 침투하는 것을 방지하기 위해서, 깊은 N-형 웰 (3-1) 및 얕은 N-형 웰 (3-2) 이 형성된다. 이하에서는, N-형 웰들 (3-1, 3-2) 을 합쳐서 N-형 웰 전체영역 (3) 이라고 부른다.In order to prevent the laser light from penetrating to the P-type semiconductor region 2 when the laser light is irradiated on the polysilicon film 8, the deep N-type well 3-1 and the shallow N-type well 3 -2) is formed. In the following, the N-type wells 3-1 and 3-2 are collectively called the N-type well entire region 3.
N-형 웰 전체영역 (3) 을 바이어스하기 위해서, 링배선 (11) 이, 콘택트영역 (9-3, 9-4과) 및 N-형 고농도 불순물층 (14) 을 통해 얕은 N-형 웰 (3-2) 에 접속된다. N-형 고농도 불순물층 (14) 은, 링배선 (11) 과 얕은 N-형 웰 (3-2) 사이의 콘택트저항을 저감하기 위해서 형성된다.In order to bias the entire N-type well region 3, the ring wiring 11 is shallow through the contact regions 9-3 and 9-4 and the N-type high concentration impurity layer 14. It is connected to (3-2). The N-type high concentration impurity layer 14 is formed to reduce the contact resistance between the ring wiring 11 and the shallow N-type well 3-2.
한편, 배선 영역 (10-1, 10-2) 및 링배선 (11) 은 알루미늄 등으로 이루어진다. 도시되지는 않지만, 배선 영역 (10-1, 10-2) 은 전원 및 회로에 접속되고, 링배선 (11) 에는 바이어스전압 (Vcc) 이 공급되며, P-형 반도체영역 (2) 은 접지전위 (GND) 에 접속된다.On the other hand, the wiring regions 10-1 and 10-2 and the ring wiring 11 are made of aluminum or the like. Although not shown, the wiring regions 10-1 and 10-2 are connected to a power supply and a circuit, a bias voltage Vcc is supplied to the ring wiring 11, and the P-type semiconductor region 2 has a ground potential. Is connected to (GND).
본 실시예에서는, 깊은 N-형 웰 (3-1) 은 그 저부가 개구부 (13) 와 거의 중첩되도록 형성되는 것이 바람직하다. 이것은, 레이저광이 개구부 (13) 의 단부에 조사되었을 때, 신뢰성을 높이기 위해서이다.In this embodiment, the deep N-type well 3-1 is preferably formed such that its bottom almost overlaps the opening 13. This is for enhancing the reliability when the laser beam is irradiated to the end of the opening 13.
얕은 N-형 웰 (3-2) 은, 링배선 (11) 의 콘택트영역들 (9-3 및 9-4) 사이의 범위와 거의 중첩되도록 형성된다. 이것은, 깊은 N-형 웰 (3-1) 을 바이어스하기 위해서이다.The shallow N-type well 3-2 is formed to almost overlap the range between the contact regions 9-3 and 9-4 of the ring wiring 11. This is to bias the deep N-type well 3-1.
본 실시예에서는, 반도체 장치의 고신뢰성 및 반도체 장치가 차지하는 점유영역의 축소화를 실현하기 위해, 도시된 바와 같이 N-형 웰영역 (3) 을 형성한다. 주로, 깊은 N-형 웰 (3-1) 은 고신뢰성에, 얕은 N-형 웰 (3-2) 은 점유영역의 축소화에 기여한다.In this embodiment, in order to realize high reliability of the semiconductor device and reduction of the occupied area occupied by the semiconductor device, the N-type well region 3 is formed as shown. Mainly, the deep N-type well 3-1 contributes to high reliability, and the shallow N-type well 3-2 contributes to the reduction of the occupied area.
이하에 도 5a 내지 5e 를 참조하여, 본 실시예에서의 반도체 장치의 제조방법을 설명한다. 그러나, N-형 웰 전체영역 (3) 을 형성하는 공정이외의 공정들은 주지되어 있기 때문에, 그 설명을 생략한다.5A to 5E, a method of manufacturing a semiconductor device in this embodiment will be described. However, since processes other than the process of forming the N-type well whole region 3 are well known, the description is abbreviate | omitted.
처음에, P-형 반도체기판 (1) 을 준비한다 (도 5a). 본 실시예에서는, 반도체 장치 (퓨즈 장치), P 채널형 트랜지스터 및 N 채널형 트랜지스터가 P-형 반도체 기판 (1) 의 주표면 (번호 20, 21, 및 22 로 칭함) 에 형성된다. 여기서 참조번호 20 은 퓨즈장치가 형성되는 영역을 나타낸다. 참조번호 21 은 P 채널형 트랜지스터가 형성되는 영역을 나타낸다. 참조번호 22 는 N 채널형 트랜지스터 (P-형 웰내에 형성된 형) 가 형성되는 영역을 나타낸다.First, the P-type semiconductor substrate 1 is prepared (FIG. 5A). In this embodiment, a semiconductor device (fuse device), a P-channel transistor and an N-channel transistor are formed on the main surfaces (numbered 20, 21, and 22) of the P-type semiconductor substrate 1. Here, reference numeral 20 denotes a region where a fuse device is formed. Reference numeral 21 denotes a region where a P-channel transistor is formed. Reference numeral 22 denotes a region in which an N-channel transistor (type formed in a P-type well) is formed.
다음에, 인을 퓨즈 장치 형성영역 (20) 및 N 채널형 트랜지스터 형성영역 (22) 에 주입한다. 이 경우에, 인은, N-형 웰 (3-1 및 3-3) (도 5b) 을 형성하기 위해 4E12, 150 keV의 조건으로 주입한다. 이 때 N-형 웰 (3-1) 을 형성하기 위해, 인은, 나중에 형성되는 커버막 (12) 의 개구부 (13) 와 같은 범위에 주입된다.Next, phosphorus is implanted into the fuse device formation region 20 and the N-channel transistor formation region 22. In this case, phosphorus is implanted under conditions of 4E12, 150 keV to form N-type wells 3-1 and 3-3 (FIG. 5B). At this time, in order to form the N-type well 3-1, phosphorus is injected into the same range as the opening 13 of the cover film 12 formed later.
계속해서, 1200℃에서 4시간의 열확산을 수행하여, N-형 웰 (3-1및 3-3) 을 밀어 넣는다. 이에 의해 깊은 N-형 웰 (3-1 및 3-3) 이 형성된다 (도 5c).Subsequently, thermal diffusion is performed at 1200 ° C. for 4 hours to push in the N-type wells 3-1 and 3-3. This forms deep N-type wells 3-1 and 3-3 (FIG. 5C).
계속해서, 반도체기판 (1)의 전표면에, 붕소를 5E12, 400keV의 조건에서 주입하여, P-형 웰 (4) 을 형성한다 (도 5d).Subsequently, boron is implanted into the entire surface of the semiconductor substrate 1 under the conditions of 5E12 and 400 keV to form a P-type well 4 (FIG. 5D).
다시, 인을 1.7E13, 900keV 의 조건에서 주입시켜 얕은 N-형 웰 (3-2 및 3-4) 을 형성한다 (도 5e). 이 때, 인은, N-형 웰 (3-2) 을 형성하기 위해, 나중에 형성되는 링배선의 외형과 같은 범위에 주입된다.Again, phosphorus was implanted under conditions of 1.7E13, 900 keV to form shallow N-type wells 3-2 and 3-4 (FIG. 5E). At this time, phosphorus is injected in the same range as the outline of the ring wiring formed later to form the N-type well 3-2.
N-형 웰 (3-3 및 3-4) 은 형성될 트랜지스터의 설계룰에 따라 정의되는 크기를 갖는다. 이 후에, 퓨즈장치, P 채널형 트랜지스터 및 N 채널형 트랜지스터가 ,주지의 방법을 사용하여, 각각의 영역들 (20, 21 및 22) 에 형성된다.N-type wells 3-3 and 3-4 have sizes defined according to the design rules of the transistor to be formed. After this, a fuse device, a P-channel transistor and an N-channel transistor are formed in the respective regions 20, 21 and 22, using the known method.
상기 설명으로부터 이해될 수 있듯이, 본 실시예에서, N-형 웰 전체영역 (3) 은 열확산에 의해 형성된 깊은 N-형 웰 (3-1) 및 이온주입에 의해 형성되는 얕은 N-형 웰 (3-2) 로 구성된다.As can be understood from the above description, in the present embodiment, the entire N-type well region 3 is a deep N-type well 3-1 formed by thermal diffusion and a shallow N-type well formed by ion implantation ( 3-2).
즉, 본 실시예에서, 깊은 N-형 웰 (3-1) 이 링배선 (11) 과 직접 접속될 필요가 없다. 따라서, 열확산을 수행하기 위해 종래 기술의 경우보다 좁은 범위에 이온을 주입한다. 따라서, 깊은 N-형 웰 (3-1) 을 충분히 깊게 형성하더라도, 반도체 장치의 점유영역은 확대되지 않는다.That is, in this embodiment, the deep N-type well 3-1 does not need to be directly connected to the ring wiring 11. Therefore, ions are implanted in a narrower range than in the case of the prior art to perform thermal diffusion. Therefore, even if the deep N-type well 3-1 is formed sufficiently deep, the occupied region of the semiconductor device is not enlarged.
또한, 얕은 N-형 웰 (3-2) 이 깊은 N-형 웰 (3-1) 을 링배선 (11) 에 접속시키도록 되어 있으므로, 열확산이 필요하지 않거나 짧은 열확산도 허용가능하다. 따라서, 얕은 N-형 웰 (3-2) 때문에 반도체 장치의 점유면적이 확대되지 않는다.In addition, since the shallow N-type well 3-2 is configured to connect the deep N-type well 3-1 to the ring wiring 11, no thermal diffusion is required or short thermal diffusion is also acceptable. Therefore, the occupied area of the semiconductor device is not enlarged because of the shallow N-type well 3-2.
한편, 얕은 N-형 웰 (3-2) 에 대해 열확산을 수행하지는 않지만, 얕은 N-형 웰 (3-2) 은 도시한 바와 같이 얕은 N-형 웰 (3-2) 이 형성된 후에 트랜지스터 등을 형성하는 공정에 있어서의 열이력에 의해 약간 넓어진다.On the other hand, although thermal diffusion is not performed on the shallow N-type wells 3-2, the shallow N-type wells 3-2 are formed after the shallow N-type wells 3-2 are formed as shown in the figure. It is slightly widened by the thermal history in the process of forming a.
또한, 본 실시예에서는, 깊은 N-형 웰 (3-1) 및 얕은 N-형 웰 (3-2) 의 형성이, N 채널형 트랜지스터 형성영역 (22) 과 같은 트리플 웰 (Triple Well) 의 트랜지스터 영역의 형성과 동시에 이루어질 수 있다. 따라서, 깊은 N-형 웰 (3-1) 및 얕은 N-형 웰 (3-2) 을 위한 특별한 공정을 필요로 하지 않는다.In addition, in the present embodiment, the formation of the deep N-type well 3-1 and the shallow N-type well 3-2 is performed in the triple well such as the N-channel transistor formation region 22. It can be done simultaneously with the formation of the transistor region. Thus, no special process is required for deep N-type wells 3-1 and shallow N-type wells 3-2.
도 6a 내지 6c 및 도 7a 및 7b 는, 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 도시된 각 평면도는, 깊은 N-형 웰 (3-1) 과 얕은 N-형 웰 (3-2) 간의 관계를 도시한다. 제 1 실시예와 동일의 개소에는 동일의 부호를 붙였다. 한편, 링배선 (11) 및 콘택트영역 (9-3 및 9-4) 은 분명한 도시를 위해 생략되었다.6A-6C and 7A and 7B show another embodiment of the present invention. Each top view shown shows the relationship between a deep N-type well 3-1 and a shallow N-type well 3-2. The same code | symbol was attached | subjected to the location same as 1st Example. On the other hand, the ring wiring 11 and the contact regions 9-3 and 9-4 have been omitted for clarity of illustration.
도 4 에 도시된 제 1 실시예에서는, 얕은 N-형 웰 (3-2) 의 일부가 깊은 N-형 웰 (3-1) 의 전체와 중첩되도록 형성되었다. 그러나, 도 6a 내지 6c 및 7a 및 7b 등의 위치관계도 가능하다. 요컨대, 얕은 N-형 웰 (3-2) 은 링배선 (11) 의 콘택트 영역들 (9-3 및 9-4) 을 깊은 N-형 웰 (3-1) 에 접속시키도록 형성하면 된다. 따라서, 반드시 얕은 N-형 웰 (3-2) 을 깊은 N-형 웰 (3-1) 전체와 중첩되도록 할 필요는 없다.In the first embodiment shown in FIG. 4, a portion of the shallow N-type well 3-2 is formed to overlap with the entirety of the deep N-type well 3-1. However, positional relationships such as FIGS. 6A to 6C and 7A and 7B are also possible. In short, the shallow N-type well 3-2 may be formed so as to connect the contact regions 9-3 and 9-4 of the ring wiring 11 to the deep N-type well 3-1. Therefore, it is not necessary to make the shallow N-type well 3-2 overlap with the entire deep N-type well 3-1.
즉, 링배선 (11) 의 콘택트영역 (9-3 및 9-4) 이 항상 도 4 에 도시된 위치에 형성되는 것은 아니다. 따라서, 얕은 N-형 웰 (3-2) 을 형성할 영역의 위치는 도시된 바와 같이 콘택트 영역들 (9-3 및 9-4) 의 위치에 따라 적절하게 바뀔수도 있다.That is, the contact regions 9-3 and 9-4 of the ring wiring 11 are not always formed at the position shown in FIG. Therefore, the position of the region in which the shallow N-type well 3-2 is to be formed may be appropriately changed depending on the position of the contact regions 9-3 and 9-4 as shown.
레이저광 조사에 대한 신뢰성은, 도 7b 에 도시된 바와 같이, 열확산된 깊은 N-형 웰 (3-1) 의 영역 전체가, 얕은 N-형 웰 (3-2) 의 영역 전체와 중첩할 때, 그 최고가 된다.Reliability for laser light irradiation is as shown in FIG. 7B when the entire region of the thermally diffused deep N-type well 3-1 overlaps the entire region of the shallow N-type well 3-2. , Be the best.
본 발명에서, N-형 웰 전체영역 (3) 의 깊이가, 실시예들에서와 같이 항상 2단계일 필요는 없다. N-형 웰 전체영역 (3) 의 깊이는 다수의 단계로 구성될 수도 있다.In the present invention, the depth of the entire N-type well region 3 need not always be two steps as in the embodiments. The depth of the entire N-type well region 3 may be composed of a number of steps.
N-형 웰 전체영역 (3) 및 P-형 반도체기판 (1) 의 바이어스 전위는, 그들 사이의 부분이 PN 역접합 상태라면, 반드시 바이어스 전위 (Vcc) 또는 접지 전위 (GND) 일 필요는 없다.The bias potentials of the entire N-type well region 3 and the P-type semiconductor substrate 1 need not necessarily be the bias potential Vcc or the ground potential GND if the portion therebetween is in the PN reverse junction state. .
N-형 웰 전체 영역 (3) 이 플로팅 상태이어도 된다. 이 경우, P-형 반도체 기판 (1) 은, 퓨즈 소자 (8) 가 N-형 웰 전체영역 (3) 및 P-형 반도체기판 (1) 에 접촉할 때, N-형 웰 전체영역 (3) 및 P-형 반도체기판 (1) 이 PN 역접합 상태가 되는 전위로 바이어스될 수도 있다.The entire N-type well region 3 may be in a floating state. In this case, the P-type semiconductor substrate 1 is the N-type well entire region 3 when the fuse element 8 contacts the N-type well entire region 3 and the P-type semiconductor substrate 1. ) And the P-type semiconductor substrate 1 may be biased to a potential to be in a PN reverse junction state.
N-형 반도체기판이 사용된다면, N-형 웰 대신에 P-형 웰을 사용할 수도 있다.If an N-type semiconductor substrate is used, a P-type well may be used instead of an N-type well.
상기한 바와 같이, 본 발명은, 레이저광이 퓨즈소자에 조사되는 개구부 아래 깊은 N-형 웰을 형성하고, 깊은 N-형 웰에 바이어스 전압을 공급하기 위해 링배선의 콘택트 영역과 깊은 N-형 웰 사이에 얕은 N-형 웰을 형성함으로써, 레이저광 조사에 대한 고신뢰도 및 반도체 장치의 미소화를 동시에 실현하는 효과를 가진다.As described above, the present invention provides a deep N-type well and a contact region of a ring wiring to form a deep N-type well under an opening through which laser light is irradiated to the fuse element, and supply a bias voltage to the deep N-type well. By forming shallow N-type wells between the wells, it has the effect of simultaneously realizing high reliability for laser light irradiation and miniaturization of the semiconductor device.
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